KR20220157756A - 전자식 주차 브레이크 - Google Patents

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KR20220157756A
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김찬울
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Abstract

전자식 주차 브레이크가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 전기적 신호에 의해 제어되며 주차 제동력을 발생시키는 전자식 주차 브레이크에 있어서, 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤을 구비하는 캘리퍼 하우징; 및 상기 실린더에 설치되어 상기 피스톤을 가압 또는 가압해제하는 액츄에이터;를 포함하고, 상기 액츄에이터는, 상기 실린더 내에 설치되어 전기적 신호에 따라 직선 이동하는 가동자를 갖춘 리니어 모터; 및 상기 가동자와 압입 결합되어 상기 가동자와 함께 이동하며 상기 피스톤을 선택적으로 가압하는 가압부;를 구비하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크{Electronic parking brake}
본 발명은 전자식 주차 브레이크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 동작에 의해 주차 기능을 구현할 수 있는 전자식 주차 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크 장치는 제동 또는 주차 시 차량을 움직이지 못하도록 정지시키기 위한 장치로, 차량의 휠을 회전하지 못하도록 잡아주는 역할을 한다.
최근에는 주차 브레이크의 구동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake;EPB) 시스템이 널리 사용되고 있는데, 통상의 디스크 브레이크에 장착되어 주차 브레이크의 기능을 수행한다. 전자식 디스크 브레이크에는 케이블 풀러(Cable Puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper;MOC)형, 유압주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.
특허문헌 한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.)을 살펴보면, 상기 문헌은 MOC형 전자식 파킹 브레이크 액츄에이터 구조에 관한 것으로, 동력을 발생시키는 모터가 액츄에이터에 연결되고, 모터로부터 발생된 동력을 다수의 기어장치를 이용하여 감속하는 한편 회전력을 직선운동으로 변화시키는 볼 스크류 너트 장치를 통해 피스톤을 가압하여 제동 동작을 수행한다. 이러한 전자식 주차 브레이크에 이용되는 엑츄에이터는 큰 진동 및 소음을 발생시키고, 다수의 기어 연결구조를 통해 조립성과 가격 경쟁력이 뒤떨어진다는 문제가 있다.
또한, 부품수가 증가함에 따라 비용이 증가함은 물론, 부피 및 무게가 증가하는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제10-2011-0072877호(2011.06.29.)
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 직선운동을 하는 리니어 모터를 통해 동력 전달 구조를 단순화시켜 에너지 효율 증대 및 조립성을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 부품수를 감소시켜 원가 절감 및 무게와 부피를 줄일 수 있으며, 전자식 주차 브레이크의 패키지화가 용이하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기적 신호에 의해 제어되며 주차 제동력을 발생시키는 전자식 주차 브레이크에 있어서, 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤을 구비하는 캘리퍼 하우징; 및 상기 실린더에 설치되어 상기 피스톤을 가압 또는 가압해제하는 액츄에이터;를 포함하고, 상기 액츄에이터는, 상기 실린더 내에 설치되어 전기적 신호에 따라 직선 이동하는 가동자를 갖춘 리니어 모터; 및 상기 가동자와 압입 결합되어 상기 가동자와 함께 이동하며 상기 피스톤을 선택적으로 가압하는 가압부;를 구비하는 전자식 주차 브레이크가 제공될 수 있다.
또한, 상기 리니어 모터는, 상기 실린더 내에 설치되는 모터 하우징; 상기 모터 하우징 내에 배치되며, 인가되는 전원에 의해 자기에너지를 발생시키는 코일을 포함하는 고정자; 및 자석이 구비되어 상기 고정자에 대해 왕복운동하는 가동자;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가동자는 소정 길이를 갖는 바 형상을 갖추고, 길이방향 양측이 상기 모터 하우징을 관통하여 일단은 상기 가압부와 결합되고 타단은 상기 실린더의 후방벽을 관통하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 가동자가 관통되는 실린더의 후방벽에는 상기 가동자를 지지하기 위한 가이드 슬리브가 마련될 수 있다.
또한, 상가 가동자와 가이드 슬리브 사이에는 실링부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 실린더의 후방을 관통하여 상기 모터 하우징을 고정시키는 고정볼트를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 실린더 내의 보어에는 상기 리니어 모터 내부로 브레이크 오일의 유입을 차단하기 위한 밀봉부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 밀봉부재는 중심에 상기 가동자가 관통하도록 관통홀이 형성된 원판 형상을 갖도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 실린더 내의 보어에는 내측으로 요입된 고정홈이 형성되고, 상기 밀봉부재는 외측이 상기 고정홈에 고정될 수 있다.
또한, 상기 실린더는 상기 리니어 모터가 설치되는 제1 보어와, 상기 피스톤이 배치되는 제2 보어를 갖추고, 상기 제1 보어와 제2 보어는 단차지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 직선운동을 하는 리니어 모터를 통해 동력을 전달하도록 함으로써, 종래 다수의 기어 연결 구조를 통한 동력 전달구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 구조가 단순화됨에 따라 조립성이 향상되고, 전자식 주차 브레이크의 패키지화를 용이하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크는 부품수를 감소시켜 원가 절감 및 무제와 부피를 줄일 수 있으며, 설치 공간의 활용성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 리니어 모터의 가동자와 가압부가 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 주차 브레이크에 구비된 리니어 모터의 가동자와 가압부가 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전자식 주차 브레이크(1)는 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(D)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)가 설치되는 캐리어(10), 캐리어(10)에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20), 패드 플레이트(11, 12)를 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 제공하는 액츄에이터(100) 및 액츄에이터(100)의 작동을 제어하는 전자제어유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드플레이트(11, 12)는 피스톤(23)과 접하도록 배치된 내측 패드플레이트(11)와 후술할 캘리퍼 하우징(20)의 핑거부(22)와 접하도록 배치된 외측 패드플레이트(12)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(11, 12)는 디스크(D)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴하며 제동작동을 수행하도록 차체에 고정된 캐리어(10)에 설치된다. 또한 디스크(D)와 마주하는 각 패드플레이트(11, 12)의 일면에는 마찰패드(13)가 부착된다.
캘리퍼 하우징(20)은 가이드로드(미도시)를 통해 캐리어(10)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 이러한 캘리퍼 하우징(20)은 그 후방부(도 1을 기준으로 우측)에 피스톤(23) 및 액츄에이터(100)가 설치되는 실린더(21)와, 전방부(도 1을 기준으로 좌측)에 외측 패드플레이트(12)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(22)를 구비한다. 핑거부(22)와 실린더(21)는 일체로 형성된다.
피스톤(23)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더(21) 내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 이 피스톤(23)은 제동유압(브레이크 오일) 또는 액추에이터(100)의 작동에 따른 가압부(130)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(11)를 디스크(D) 측으로 가압하게 된다. 이에, 실린더(21) 내부로 제동을 위한 유압 또는 가압부(130)에 의해 가압력이 가해질 때는 피스톤(23)이 내측 패드플레이트(11) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(11)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 피스톤(23)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(22)가 외측 패드플레이트(12)를 디스크(D) 측으로 가압함으로써 제동을 수행할 수 있다.
또한, 캘리퍼 하우징(20)에는 실린더(21) 내부로 제동을 위한 유압이 가해질 수 있도록 브레이크 오일이 유입되는 오일포트(29)가 형성되고, 피스톤(23) 외면과 실린더(21) 내면 사이에는 오일의 누유방지를 위한 실링부재(28)가 마련된다. 이 실링부재(28)는 실린더(21)로 유입되는 브레이크 오일의 누유방지와 함께 제동작용 해제 시 피스톤(23)을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 수행한다.
한편, 실린더(21)는 내부가 액츄에이터(100)가 설치되는 제1 보어(21a)와 피스톤(23)이 배치되는 제2 보어(21b)를 갖도록 마련될 수 있다. 즉, 실린더(21) 내의 제1 보어(21a)와 제2 보어(21b)는 단차지게 형성될 수 있다. 제1 보어(21a)는 제2 보어(21b)에 비해 직경이 작도록 형성되었으나 이에 한정되지 않으며, 제1 보어(21a)가 제2 보어(21b) 보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수도 있다.
액츄에이터(100)는 실린더(21)에 설치되어 피스톤(23)을 가압 또는 가압해제하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 액츄에이터(100)는 실린더(21) 내에 설치되어 전기적 신호에 따라 직선 이동하는 가동자(113)를 갖춘 리니어 모터(110) 및 가동자(113)와 압입 결합되어 가동자(113)와 함께 이동하며 피스톤(23)을 선택적으로 가압하는 가압부(130)를 구비할 수 있다.
리니어 모터(110)는 실린더(21)의 제1 보어(21a)에 설치되는 모터 하우징(111)과, 모터 하우징(111) 내에 배치되어 인가되는 전원에 의해 자기에너지를 발생시키는 코일(112a)을 포함하는 고정자(112) 및 자석(113a)이 구비되어 고정자(112)에 대해 왕복운동하는 가동자(113)를 포함할 수 있다.
가동자(113)는 소정 길이를 갖는 바 형상을 갖추고, 길이방향 양측이 모터 하우징(111)을 관통하도록 마련된다. 가동자(113)는 일단이 후술할 가압부(130)와 결합되고 타단이 실린더(21)의 후방벽을 관통하도록 마련될 수 있다. 이러한 가동자(113)는 고정자(112)의 코일(112a)에 인가되는 교번전류에 의해 만들어지는 자력과 상호 작용을 하여 왕복운동을 하게 된다. 이에, 가동자(113)는 자석(113a)이 착자된 하나의 폴(pole) 또는 복수의 폴 구조로 이루어지거나, 가동자(113)에 자석(113a)이 설치될 수 있다.
상기와 같은 리니어 모터(110)에 전류를 인가하여 가동자(113)을 왕복이동시키는 구성은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 모터 하우징(111)의 전방측(도 1에 도시된 도면을 기준으로 좌측)을 관통하는 가동자(113)의 일단에는 가압부(130)가 압입 결합된다. 가압부(130)는 가동자(113)에 압입 결합됨에 따라 가동자(113)의 직선 이동시 함께 이동한다. 이 가압부(130)는 실린더(21)의 제2 보어(21b)에 슬라이딩 가능하게 설치된 피스톤(23) 내에 배치되어 가동자(113)의 이동에 따라 함께 이동하며 선택적으로 피스톤(23)을 가압하도록 마련된다. 즉, 가동자(113)의 가동 시 가압부(130)가 피스톤(23)을 내측 패드플레이트(11)로 가압함으로써 주차 제동력을 발생시키게 된다.
모터 하우징(110)의 후방측(도 1에 도시된 도면을 기준으로 우측)을 관통하는 가동자(113)의 타단은 실린더(21)를 관통하도록 마련된다. 이에, 가동자(113)가 관통되는 실린더(21)의 후방벽에는 가동자(113)를 지지하기 위한 가이드 슬리브(121)가 마련될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 가동자(113)와 가이드 슬리브(121) 사이에는 실린더(21) 내로 이물질의 유입을 방지하기 위해 실링부재가 마련된다. 이에, 가동자(113)가 왕복 운동시 가이드 슬리브(121)에 의해 축지지되어 안정적으로 이동될 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 실린더(21)의 후방에는 가동자(113)의 타단이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 별도의 커버가 결합될 수도 있다.
이러한 리니어 모터(110)는 실린더(21)의 후방을 관통하여 모터 하우징(111)을 고정시키는 고정볼트(115)를 더 구비할 수 있다. 고정볼트(115)는 모터 하우징(111)을 실린더(21) 내에 견실히 고정시키는 역할과 함께, 가동자(113)를 통해 주차 제동력을 구현 시 발생되는 축력에 의해 모터 하우징(113) 및 실린더(21)가 변형되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전자식 주차 브레이크(1)는 실린더(21) 내의 보어에 설치되어 리니어 모터(110) 내부로 브레이크 오일의 유입을 차단하는 밀봉부재(140)를 더 구비할 수 있다.
밀봉부재(140)는 중심에 가동자(113)가 관통하도록 관통홀(143)이 형성된 원판 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 밀봉부재(140)는 리니어 모터(110)의 전방측에 배치될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 밀봉부재(140)는 실린더(21) 내에서 고정되도록 제2 보어(21b)에 내측으로 요입된 고정홈(24)이 형성되고, 밀봉부재(140)는 외측이 고정홈(24)에 고정될 수 있다.
이러한 밀봉부재(140)는 리니어 모터(110) 내부로 브레이크 오일이 유입되는 것을 방지함은 물론, 주차 제동력 구현 시 발생되는 축력을 지지하며 충격을 완충하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 밀봉부재(140)는 가동자(113)가 왕복운동 시 가동자(113)에 압입 결합된 가압부(130)가 후퇴하며 리니어 모터(110)와의 직접적인 접촉을 방지하여 리니어 모터(110)의 파손을 방지할 수 있다.
그러면, 상기와 같은 전자식 주차 브레이크의 동작 상태에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 제동 유압에 의해 피스톤이 이동하며 제동력을 발생시키는 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 리니어 모터를 통해 주차 제동력을 발생시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달을 밟으면, 브레이크 오일이 오일포트(29)를 통해 실린더(21) 내로 공급되어 피스톤(23)이 내측 패드플레이트(11) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(11)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 피스톤(23)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(22)가 외측 패드플레이트(12)를 디스크(D) 측으로 가압함으로써 제동작동이 이루어진다.
도 4를 참조하면, 차량의 운전석에 마련된 스위치(미도시)의 조작에 의한 운전자의 제동의지에 따라 전원을 인가받은 리니어 모터(110)의 가동자(113)가 전방측으로 전진하고, 가동자(113)와 압입 결합된 가압부(130)가 함께 이동하며 피스톤(23)을 가압한다. 이에, 피스톤(23)이 내측 패드플레이트(11)를 가압하여 주차 제동력을 발생시키게 된다. 이러한 가동자(113)는 리니어 모터(110)의 코일(112a)에 인가되는 교번전류에 의해 만들어지는 자력과 상호 작용을 하여 왕복운동을 함으로써 주차 제동력 해제시 주차 제동력을 발생시키는 반대측으로 전원을 인가하여 원위치로 복귀하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 전자식 주차 브레이크 10 : 캐리어
20 : 캘리퍼 하우징 23 : 피스톤
100 : 액츄에이터 110 : 리니어 모터
130 : 가압부 140 : 밀봉부재

Claims (10)

  1. 전기적 신호에 의해 제어되며 주차 제동력을 발생시키는 전자식 주차 브레이크에 있어서,
    실린더 내에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤을 구비하는 캘리퍼 하우징; 및
    상기 실린더에 설치되어 상기 피스톤을 가압 또는 가압해제하는 액츄에이터;를 포함하고,
    상기 액츄에이터는,
    상기 실린더 내에 설치되어 전기적 신호에 따라 직선 이동하는 가동자를 갖춘 리니어 모터; 및
    상기 가동자와 압입 결합되어 상기 가동자와 함께 이동하며 상기 피스톤을 선택적으로 가압하는 가압부;를 구비하는 전자식 주차 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리니어 모터는,
    상기 실린더 내에 설치되는 모터 하우징;
    상기 모터 하우징 내에 배치되며, 인가되는 전원에 의해 자기에너지를 발생시키는 코일을 포함하는 고정자; 및
    자석이 구비되어 상기 고정자에 대해 왕복운동하는 가동자;를 포함하는 전자식 주차 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가동자는 소정 길이를 갖는 바 형상을 갖추고, 길이방향 양측이 상기 모터 하우징을 관통하여 일단은 상기 가압부와 결합되고 타단은 상기 실린더의 후방벽을 관통하도록 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가동자가 관통되는 실린더의 후방벽에는 상기 가동자를 지지하기 위한 가이드 슬리브가 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  5. 제4항에 있어서,
    상가 가동자와 가이드 슬리브 사이에는 실링부재가 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 실린더의 후방을 관통하여 상기 모터 하우징을 고정시키는 고정볼트를 더 구비하는 전자식 주차 브레이크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 내의 보어에는 상기 리니어 모터 내부로 브레이크 오일의 유입을 차단하기 위한 밀봉부재가 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉부재는 중심에 상기 가동자가 관통하도록 관통홀이 형성된 원판 형상을 갖도록 마련되는 전자식 주차 브레이크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실린더 내의 보어에는 내측으로 요입된 고정홈이 형성되고,
    상기 밀봉부재는 외측이 상기 고정홈에 고정되는 전자식 주차 브레이크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 리니어 모터가 설치되는 제1 보어와, 상기 피스톤이 배치되는 제2 보어를 갖추고,
    상기 제1 보어와 제2 보어는 단차지게 형성되는 전자식 주차 브레이크.
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